一种三端口光环形器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三端口光环形器，光环形器包括第一、第二和第三端口，用来将从第一端口入射的光传输到第二端口，从第二端口入射的光传输到第三端口，光环形器包括：偏振转换模块、非互易性偏振旋光模块、偏振分束棱镜和反射棱镜。与现有技术相比，本实用新型专利技术采用反射式折叠光路，相对于传统的光学隔离器，具有更短小的外形尺寸，光路结构简洁，易于批量制作，设计上具有更高的隔离度，进一步满足了数通领域单纤双向传输模块的应用需求。

A three port optical circulator

The utility model discloses a three port optical circulator, which comprises a first port, a second port and a third port for transmitting the light incident from the first port to the second port and the light incident from the second port to the third port. The optical circulator comprises a polarization conversion module, a non reciprocal polarization rotation module, a polarization beam splitting prism and a reflection prism. Compared with the prior art, the utility model adopts reflective folding optical path, which has shorter overall dimension, simple optical path structure, easy to batch production and higher isolation degree in design compared with the traditional optical isolator, further meeting the application requirements of single fiber dual direction transmission module in the field of data communication.

【技术实现步骤摘要】
一种三端口光环形器
本技术涉及光纤通讯领域，具体涉及一种三端口光环形器。
技术介绍
光学环形器是光纤通讯系统中很重要的一种多端口输入输出的非互易性光学无源器件，它的作用是使光信号只能沿着规定的端口顺序进行环形传输，具有正向顺序传输而反向顺序隔离的特性，可以完成正反向传输光的分离，因此单纤双向传输系统、基于光纤光栅的密集波分复用器、光放大器、光时域反射计以及在光纤传感和光纤测试等传统领域中有广泛的应用。随着大数据时代的来临，数据中心的高速光互联逐步成为光通信市场的主要增长点。在数据中心应用中，单纤双向粗波分复用高速光互联技术，通过光环形器实现了单纤双向传输的收发光信号的分离，进一步节约了光纤资源，成为高速光互联技术新的发展方向。相对于传统的电信应用，数据中心光互联应用对光环行器提出更小的外形尺寸要求，尤其是长度尺寸，要求光环形器能够放置在光纤收发模块中。商用的传统光路结构的满足电信级应用的光环形器很难满足这些应用要求。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种适用于实现单纤双向光传输收发光信号的分离的三端口光环形器。本技术的目的采用以下技术方案来实现：根据本技术一实施例提供的一种三端口光环形器，包括：第一、第二和第三端口，用来将从所述第一端口入射的光传输到所述第二端口，从所述第二端口入射的光传输到所述第三端口，所述光环形器包括：偏振转换模块、非互易性偏振旋光模块、偏振分束棱镜和反射棱镜，其中：所述偏振转换模块包括至少一个偏振分束合束器以及第一、第二和第三偏振转换器，其中所述第一、第二和第三端口设置在所述至少一个所述偏振分束合束器的第一侧，所述第一、第二和第三偏振转换器设置在所述至少一个所述偏振分束合束器的与所述第一侧相对的第二侧，并分别与所述第一、第二和第三端口一一对应，所述第三端口位于所述第一和第二端口之间，且所述第一、第二和第三偏振转换器分别布置在光束从所述第一侧进入所述偏振分束合束器时产生的两条光路中的一条上；所述非互易性偏振旋光模块具有正向和反向，其正向与所述偏振转换模块相邻；从所述第一端口入射的光传输到所述第二端口包括：光依顺序进入所述偏振转换模块、正向进入所述非互易性偏振旋光模块、进入所述偏振分束棱镜和进入所述反射棱镜，接着再反向进入所述非互易性偏振旋光模块和进入所述偏振转换模块；从所述第二端口入射的光传输到所述第三端口包括：光依顺序进入所述偏振转换模块、正向进入所述非互易性偏振旋光模块、进入所述反射棱镜和进入所述偏振分束棱镜，接着再反向进入所述非互易性偏振旋光模块和进入所述偏振转换模块；从所述第一端口或所述第二端口入射的光进入所述偏振转换模块后转换成相同偏振态的两束线偏振光；所述相同偏振态的两束线偏振光正向通过所述非互易性偏振旋光模块后进入所述偏振分束棱镜或所述反射棱镜，其中，所述偏振分束棱镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射；所述反射棱镜将从所述非互易性偏振旋光模块出射进入其的两束线偏振光引导进入所述偏振分束棱镜，或者，将从所述偏振分束棱镜出射的两束线偏振光引导反向进入所述非互易性偏振旋光模块。优选地，所述偏振分束合束器包括偏振分束双折射晶体，以及，所述第一偏振转换器、第二偏振转换器和第三偏振转换器均为半波片；和/或，所述光环形器还包括：置于所述偏振转换模块和所述非互易性偏振旋光模块之间或所述非互易性偏振旋光模块与所述反射棱镜之间、且布置在将要从所述第二端口出射的任一线偏振光所在的光路上的偏振膜色散补偿片。所述光环形器另外还可以包括置于所述偏振转换模块和所述非互易性偏振旋光模块之间的另一种偏振膜色散补偿片，该偏振膜色散补偿片布置在将要从所述第三端口出射的任一线偏振光所在的光路上。在一种实施方式中，所述偏振分束双折射晶体的光轴与光学主截面平行；所述半波片的光轴与所述偏振分束双折射晶体中的光线和光轴构成的主平面成45°夹角。所述偏振分束双折射晶体中的光线是指本技术实施例中的从第一端口或第二端口入射进入到双折射晶体的光线。优选地，所述非互易性偏振旋光模块包括法拉第旋光片和第一半波片，所述法拉第旋光片和所述第一半波片布置成：将从所述正向通过所述非互易性偏振旋光模块的相同偏振态的两束线偏振光转换为另一相同偏振态的两束线偏振光，而从所述反向通过所述非互易性偏振旋光模块的两束线偏振光的偏振态保持不变；以及，所述第一偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第一e光光路上，所述第二偏振转换器设置在偏振分束合束器的第二o光光路上，和所述第三偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第三e光光路上。所述的第三e光光路是：假设第三端口有入射的光，则进入所述偏振分束合束器后产生两条光路，将e光所在的光路称为第三e光光路。优选地，其中，所述非互易性偏振旋光模块包括法拉第旋光片和第一半波片，所述法拉第旋光片和所述第一半波片布置成：将从所述正向通过所述非互易性偏振旋光模块的相同偏振态的两束线偏振光保持偏振态不变，而从所述反向通过所述非互易性偏振旋光模块的相同两束线偏振光的偏振态转换为另一相同偏振态的两束线偏振光；以及，所述第一偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第一o光光路上，所述第二偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第二e光光路上，和所述第三偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第三o光光路上。优选地，所述偏振分束棱镜包括两个平行的偏振分束镜，其中，每个所述偏振分束镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射，以及，所述偏振分束镜设置为与经所述非互易性偏振旋光模块进入到所述偏振分束镜的线偏振光的入射方向成锐角；或，所述偏振分束棱镜包括第一入射通光面和与所述第一入射通光面平行的第一出射通光面；以及，位于所述偏振分束棱镜内部的第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和第二斜面相互平行且所述第二斜面位于所述第一斜面下方，所述第一斜面和所述第二斜面镀有偏振分束介质膜，所述偏振分束介质膜对P偏振光进行透射，对S偏振光进行反射；其中，所述第一斜面设置为与经所述非互易性偏振旋光模块进入到所述偏振分束棱镜的线偏振光的入射方向成锐角。在一些实施方式中，所述非互易性偏振旋光模块包括：第一光学元件和第二光学元件，所述第一光学元件与所述偏振转换模块相邻。逆着所述正向通过所述非互易性偏振旋光模块的相同偏振态的两束线偏振光传播方向观察时，第一光学元件和第二光学元件包括以下几种可选的布置方式：所述第一光学元件为所述法拉第旋光片，其配置为将线偏振光的线偏振方向顺时针旋转45°，所述第二光学元件为所述第一半波片，其中，所述第一半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线和光轴构成的主平面成22.5°夹角；或，所述第一光学元件为所述法拉第旋光片，其配置为将线偏振光的线偏振方向逆时针旋转45°，所述第二光学元件为所述第一半波片，其中，所述第一半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角；或，所述第一光学元件为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三端口光环形器，所述光环形器包括第一、第二和第三端口，用来将从所述第一端口入射的光传输到所述第二端口，从所述第二端口入射的光传输到所述第三端口，其特征在于，所述光环形器包括：偏振转换模块、非互易性偏振旋光模块、偏振分束棱镜和反射棱镜，其中：/n所述偏振转换模块包括至少一个偏振分束合束器以及第一、第二和第三偏振转换器，其中所述第一、第二和第三端口设置在所述至少一个所述偏振分束合束器的第一侧，所述第一、第二和第三偏振转换器设置在所述至少一个所述偏振分束合束器的与所述第一侧相对的第二侧，并分别与所述第一、第二和第三端口一一对应，所述第三端口位于所述第一和第二端口之间，且所述第一、第二和第三偏振转换器分别布置在光束从所述第一侧进入所述偏振分束合束器时产生的两条光路中的一条上；/n所述非互易性偏振旋光模块具有正向和反向，其正向与所述偏振转换模块相邻；/n从所述第一端口入射的光传输到所述第二端口包括：光依顺序进入所述偏振转换模块、正向进入所述非互易性偏振旋光模块、进入所述偏振分束棱镜和进入所述反射棱镜，接着再反向进入所述非互易性偏振旋光模块和进入所述偏振转换模块；/n从所述第二端口入射的光传输到所述第三端口包括：光依顺序进入所述偏振转换模块、正向进入所述非互易性偏振旋光模块、进入所述反射棱镜和进入所述偏振分束棱镜，接着再反向进入所述非互易性偏振旋光模块和进入所述偏振转换模块；/n从所述第一端口或所述第二端口入射的光进入所述偏振转换模块后转换成相同偏振态的两束线偏振光；/n所述相同偏振态的两束线偏振光正向通过所述非互易性偏振旋光模块后进入所述偏振分束棱镜或所述反射棱镜，其中，所述偏振分束棱镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射；/n所述反射棱镜将从所述非互易性偏振旋光模块出射进入其的两束线偏振光引导进入所述偏振分束棱镜，或者，将从所述偏振分束棱镜出射的两束线偏振光引导反向进入所述非互易性偏振旋光模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种三端口光环形器，所述光环形器包括第一、第二和第三端口，用来将从所述第一端口入射的光传输到所述第二端口，从所述第二端口入射的光传输到所述第三端口，其特征在于，所述光环形器包括：偏振转换模块、非互易性偏振旋光模块、偏振分束棱镜和反射棱镜，其中：
所述偏振转换模块包括至少一个偏振分束合束器以及第一、第二和第三偏振转换器，其中所述第一、第二和第三端口设置在所述至少一个所述偏振分束合束器的第一侧，所述第一、第二和第三偏振转换器设置在所述至少一个所述偏振分束合束器的与所述第一侧相对的第二侧，并分别与所述第一、第二和第三端口一一对应，所述第三端口位于所述第一和第二端口之间，且所述第一、第二和第三偏振转换器分别布置在光束从所述第一侧进入所述偏振分束合束器时产生的两条光路中的一条上；
所述非互易性偏振旋光模块具有正向和反向，其正向与所述偏振转换模块相邻；
从所述第一端口入射的光传输到所述第二端口包括：光依顺序进入所述偏振转换模块、正向进入所述非互易性偏振旋光模块、进入所述偏振分束棱镜和进入所述反射棱镜，接着再反向进入所述非互易性偏振旋光模块和进入所述偏振转换模块；
从所述第二端口入射的光传输到所述第三端口包括：光依顺序进入所述偏振转换模块、正向进入所述非互易性偏振旋光模块、进入所述反射棱镜和进入所述偏振分束棱镜，接着再反向进入所述非互易性偏振旋光模块和进入所述偏振转换模块；
从所述第一端口或所述第二端口入射的光进入所述偏振转换模块后转换成相同偏振态的两束线偏振光；
所述相同偏振态的两束线偏振光正向通过所述非互易性偏振旋光模块后进入所述偏振分束棱镜或所述反射棱镜，其中，所述偏振分束棱镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射；
所述反射棱镜将从所述非互易性偏振旋光模块出射进入其的两束线偏振光引导进入所述偏振分束棱镜，或者，将从所述偏振分束棱镜出射的两束线偏振光引导反向进入所述非互易性偏振旋光模块。


2.根据权利要求1所述的三端口光环形器，其特征在于，所述偏振分束合束器包括偏振分束双折射晶体，以及，所述第一偏振转换器、第二偏振转换器和第三偏振转换器均为半波片；和/或，
所述光环形器还包括：置于所述偏振转换模块和所述非互易性偏振旋光模块之间或所述非互易性偏振旋光模块与所述反射棱镜之间、且布置在将要从所述第二端口出射的任一线偏振光所在的光路上的偏振膜色散补偿片，和/或，置于所述偏振转换模块和所述非互易性偏振旋光模块之间、且布置在将要从所述第三端口出射的任一线偏振光所在的光路上的偏振膜色散补偿片。


3.根据权利要求1所述的三端口光环形器，其特征在于，其中，所述非互易性偏振旋光模块包括法拉第旋光片和第一半波片，所述法拉第旋光片和所述第一半波片布置成：将从所述正向通过所述非互易性偏振旋光模块的相同偏振态的两束线偏振光转换为另一相同偏振态的两束线偏振光，而从所述反向通过所述非互易性偏振旋光模块的两束线偏振光的偏振态保持不变；以及，
所述第一偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第一e光光路上，所述第二偏振转换器设置在偏振分束合束器的第二o光光路上，和所述第三偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第三e光光路上。


4.根据权利要求1所述的三端口光环形器，其特征在于，其中，所述非互易性偏振旋光模块包括法拉第旋光片和第一半波片，所述法拉第旋光片和所述第一半波片布置成：将从所述正向通过所述非互易性偏振旋光模块的相同偏振态的两束线偏振光保持偏振态不变，而从所述反向通过所述非互易性偏振旋光模块的相同两束线偏振光的偏振态转换为另一相同偏振态的两束线偏振光；以及，
所述第一偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第一o光光路上，所述第二偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第二e光光路上，和所述第三偏振转换器设置在所述偏振分束合束器的第三o光光路上。


5.根据权利要求1所述的三端口光环形器，其特征在于，其中，所述偏振分束棱镜包括两个平行的偏振分束镜，其中，每个所述偏振分束镜对P偏振态的线偏振光透射，而对S偏振态的线偏振光反射，以及，所述偏振分束镜设置为与经所述非互易性偏振旋光模块进入到所述偏振分束镜的线偏振光的入射方向成锐角；
或，
所述偏振分束棱镜包括第一入射通光面和与所述第一入射通光面平行的第一出射通光面；以及，位于所述偏振分束棱镜内部的第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和第二斜面相互平行且所述第二斜面位于所述第一斜面下方，所述第一斜面和所述第二斜面镀有偏振分束介质膜，所述偏振分束介质膜对P偏振光进行透射，对S偏振光进行反射；其中，所述第一斜面设置为与经所述非互易性偏振旋光模块进入到所述偏振分束棱镜的线偏振光的入射方向成锐角。


6.根据权利要求3所述的三端口光环形器，其特征在于：
所述偏振分束合束器包括偏振分束双折射晶体；
所述非互易性偏振旋光模块包括：第一光学元件和第二光学元件，所述第一光学元件与所述偏振转换模块相邻；
逆着所述正向通过所述非互易性偏振旋光模块的相同偏振态的两束线偏振光传播方向观察，
所述第一光学元件为所述法拉第旋光片，其配置为将线偏振光的线偏振方向顺时针旋转45°，所述第二光学元件为所述第一半波片，其中，所述第一半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线和光轴构成的主平面成22.5°夹角；
或，
所述第一光学元件为所述法拉第旋光片，其配置为将线偏振光的线偏振方向逆时针旋转45°，所述第二光学元件为所述第一半波片，其中，所述第一半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角；
或，
所述第一光学元件为所述第一半波片，其中，所述第一半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成22.5°夹角，所述第二光学元件为所述法拉第旋光片，其配置为将线偏振光的线偏振方向逆时针旋转45°；
或，
所述第一光学元件为所述第一半波片，其中，所述第一半波片的光轴方向与所述偏振分束双折射晶体中的光线与光轴构成的主平面成67.5°夹角，所述第二光学元件为所述法...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚菁，
申请(专利权)人：武汉嘉迅光电有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42